成品油站場特級動(dòng)火安全模糊綜合評價(jià)研究

王璐林，陳啟明，眭鑫

國家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道有限公司昆明輸油氣分公司（云南 昆明650500）

0 引言

我國進(jìn)行油氣等能源的輸送主要使用高壓長輸管道。隨著長輸管道建設(shè)的高速發(fā)展，管道站場的一些原有的結(jié)構(gòu)設(shè)施存在不合理之處，已不再滿足生產(chǎn)的需求，因此需要對其進(jìn)行改造或擴(kuò)建，甚至?xí)婕奥竦毓艿赖膭?dòng)火作業(yè)。在施工改造過程中，會涉及地下錯(cuò)綜復(fù)雜的管線和電纜，或與其他作業(yè)交叉重疊，部分站場采取邊輸送邊施工模式，這些都是施工中存在的不安全因素。因此，對于成品油站場特級動(dòng)火施工改造項(xiàng)目，做好安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和管理工作必不可少。

傳統(tǒng)的定性安全評價(jià)方法雖簡便，但主觀性較強(qiáng)，評價(jià)結(jié)果因人而異，不同評估者的崗位不同、理論水平不同、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)存在差異等都可能導(dǎo)致評價(jià)結(jié)果不同，無法統(tǒng)一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。安全定量評價(jià)的結(jié)果直觀、簡潔，實(shí)現(xiàn)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)制度來管理安全，因此引入模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)法來量化安全評價(jià)的關(guān)聯(lián)因子。

模糊綜合評價(jià)法是19世紀(jì)60年代由美國數(shù)學(xué)家查德提出的，該方法之后在各領(lǐng)域各行業(yè)廣泛使用。該方法主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算覆蓋面廣、計(jì)算結(jié)果針對性強(qiáng)，適用于處理各種定性模糊問題。目前，國內(nèi)學(xué)者將模糊綜合評價(jià)法在各行各業(yè)的運(yùn)用較為成熟，宋艷紅[1]運(yùn)用建筑施工項(xiàng)目模糊綜合安全評價(jià)方法定量評價(jià)了施工建設(shè)項(xiàng)目的安全性，并給該施工項(xiàng)目進(jìn)行評級，提出了優(yōu)化改進(jìn)建議。鄧克飛[2]在采空區(qū)管道風(fēng)險(xiǎn)評估過程中，為有效降低評估指標(biāo)模糊性、不確定性對評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響，將模糊數(shù)學(xué)評價(jià)法與變權(quán)理論相融合，對經(jīng)過采空區(qū)的管道進(jìn)行安全狀態(tài)評價(jià)。馬玉寶[3]采用故障樹法對高后果區(qū)管道遭受第三方施工破壞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，利用模糊評價(jià)法進(jìn)行了分析評價(jià)，得出了導(dǎo)致管道失效的風(fēng)險(xiǎn)因素。然而，模糊綜合評價(jià)法在工程建筑行業(yè)及長輸管道的線路上應(yīng)用較多，但對于長輸油氣管道站場的施工改造相關(guān)方面應(yīng)用較少。結(jié)合云南成品油管道安寧成品油首站新增柴油倒罐泵特級動(dòng)火改造項(xiàng)目，運(yùn)用模糊綜合評價(jià)法對成品油站場特級動(dòng)火施工改造進(jìn)行安全評價(jià)。

1 工程概況

云南成品油管道安寧首站泵P0605即作為安曲線的給油泵，又作為柴油的倒罐泵，可能產(chǎn)生由于閥門內(nèi)漏而污染安曲線航空煤油等問題。為解決這一問題，計(jì)劃施工新增一臺倒罐泵，涉及在站場內(nèi)特級動(dòng)火作業(yè)，動(dòng)火分為3個(gè)作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行施工，總共斷管15道，焊口19道。1#作業(yè)點(diǎn)（新增柴油倒罐泵區(qū)域）斷管8道、組焊三通4個(gè)、焊口共12道。2#作業(yè)點(diǎn)（進(jìn)站區(qū)匯管區(qū)域）斷管4道、組焊封頭4個(gè)、焊口4道。3#作業(yè)點(diǎn)（安曲線給油泵區(qū)域）斷管3道、組焊封頭2個(gè)、組焊管段1處、焊口3道。施工工序：排油→氮?dú)庵脫Q→動(dòng)火→檢測→流程恢復(fù)，施工平面布置如圖1所示。

圖1 新增柴油倒罐泵動(dòng)火點(diǎn)現(xiàn)場圖

2 建立因素集及權(quán)重集

2.1 模糊評價(jià)的基本原理及計(jì)算思路

模糊評價(jià)是一種運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的方法對多個(gè)影響因素按照統(tǒng)一的評判標(biāo)準(zhǔn)給受影響事物的綜合評定，是一種能夠把定性評價(jià)轉(zhuǎn)換為定量評價(jià)的綜合評價(jià)方法，該方法主要原理基于隸屬度理論。其主要計(jì)算思路：

1）確定安全評價(jià)一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的影響因素集，接著采用AHP層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重。

2）選擇合適的隸屬度函數(shù)建立模糊關(guān)系矩陣，代入關(guān)鍵點(diǎn)評分值，計(jì)算出隸屬度函數(shù)的代求參數(shù)，得出各分段的隸屬度函數(shù)。

3）將各評價(jià)的評分值依次代入各模糊評價(jià)的一級指標(biāo)和二級指標(biāo)中，得到一級和二級指標(biāo)的權(quán)重集，計(jì)算安全模糊評價(jià)綜合向量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，確定成品油站場施工現(xiàn)場安全等級。

2.2 因素集建立

基于事故致因理論和特級動(dòng)火危險(xiǎn)源分析，建立成品油站場特級動(dòng)火施工安全評價(jià)指標(biāo)體系，將人的因素A1、設(shè)備因素B1、管理因素C1、環(huán)境因素D1作為成品油場站特級動(dòng)火施工安全評價(jià)體系指標(biāo)中的一級指標(biāo)；根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選取了16個(gè)二級指標(biāo)作為4個(gè)一級指標(biāo)的下行指標(biāo)，安全評價(jià)指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 成品油站場特級動(dòng)火施工安全評價(jià)指標(biāo)體系

2.3 計(jì)算安全評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

采用AHP層次分析法將安全評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分解，并確定各指標(biāo)的權(quán)重。按照經(jīng)驗(yàn)，將評價(jià)集合設(shè)定為V={優(yōu)良，合格，不合格}共3個(gè)等級的評語集，邀請8位資深員工對特級動(dòng)火現(xiàn)場安全評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評分，將評分代入隸屬度函數(shù)，得到各一級指標(biāo)的模糊評價(jià)矩陣，將該矩陣代入數(shù)學(xué)計(jì)算軟件MATLAB中進(jìn)行運(yùn)算，對計(jì)算結(jié)果的一致性進(jìn)行驗(yàn)證。一致性是對計(jì)分合理性、準(zhǔn)確性的一個(gè)評價(jià)指標(biāo)，計(jì)分差異明顯，則認(rèn)定排序結(jié)果無效，應(yīng)當(dāng)合理修正判斷矩陣，直到一致性達(dá)標(biāo)即可。表1為8位員工的評分均值計(jì)算出各一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的權(quán)重和綜合權(quán)重。

表1 特級動(dòng)火現(xiàn)場安全評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3 施工現(xiàn)場安全評價(jià)模型構(gòu)建

3.1 影響因素集

成品油站場特級動(dòng)火現(xiàn)場安全評價(jià)一級指標(biāo)影響因素集為：

成品油站場特級動(dòng)火現(xiàn)場安全評價(jià)二級指標(biāo)影響因素集為：

3.2 安全評價(jià)隸屬度函數(shù)及模糊評價(jià)矩陣

對成品油站場特級動(dòng)火的安全現(xiàn)狀運(yùn)用百分制進(jìn)行評分，假設(shè)各指標(biāo)的評分值為λ。將成品油站場特級動(dòng)火安全評價(jià)級別劃分為優(yōu)秀、達(dá)標(biāo)和不達(dá)標(biāo)，則成品油站場特級動(dòng)火安全評價(jià)集為

V={?1，?2，?3}={優(yōu)秀，達(dá)標(biāo)，不達(dá)標(biāo)}

選擇升半柯西分布[1]的函數(shù)i?1(λ)作為安全等級為“優(yōu)秀”的隸屬度函數(shù)。設(shè)現(xiàn)場評分值λ∈[0,75]，i?1(75)=0；當(dāng)現(xiàn)場評分值λ=100，i?1(100)=1，將λ∈(85,100]的曲線部分修正為斜率為常數(shù)的線段，通過計(jì)算確定參數(shù)得到i?1(λ)如下：

其中b為待定系數(shù)，為保證該分段函數(shù)i?1(λ)的連續(xù)性，應(yīng)有：解得b=17.65，于是得到每個(gè)評價(jià)因素對于i?1(λ)的隸屬度函數(shù)為：

選擇對稱柯西分布[1]的函數(shù)i?2(λ)作為安全等級為“達(dá)標(biāo)”的隸屬度函數(shù)。設(shè)安全評分值λ=75，i?2(75)=0.5，通過計(jì)算確定參數(shù)得到i?2(λ)如下：

評分越高，對應(yīng)代表“危險(xiǎn)”等級的i?3（λ）的隸屬度越小，因此，選擇降半柯西分布[1]的函數(shù)i?3（λ）作為安全等級為“不達(dá)標(biāo)”的隸屬度函數(shù)。設(shè)安全評分值，λ∈[0,60]，i?3(60)=1，當(dāng)λ=100，i?3(100)=0，將λ∈(85,100]的曲線部分修正為斜率為常數(shù)的線段，通過計(jì)算確定參數(shù)得到i?3（λ）如下：

其中e為待定系數(shù)，為保證該分段函數(shù)i?3（λ）的連續(xù)性，應(yīng)有：

解得e=0.009，于是得到每個(gè)評價(jià)因素對于i?3(λ)的隸屬度函數(shù)為：

將“優(yōu)秀”“達(dá)標(biāo)”“不達(dá)標(biāo)”對應(yīng)的隸屬度分段函數(shù)i?1（λ）、i?2（λ）、i?3（λ）以曲線圖的形式表示（圖3），分析各安全評價(jià)等級下隸屬度隨評分變化的規(guī)律。

圖3 隸屬度函數(shù)折線圖

將各評價(jià)指標(biāo)所得評分代入隸屬度函數(shù)i?1（λ）、i?2（λ）、i?3（λ），得出4個(gè)一級指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣R1,R2,R3,R4:

3.3 權(quán)重集的計(jì)算

由2.3和3.1小節(jié)權(quán)重計(jì)算得到各級指標(biāo)權(quán)重向量如下：

3.4 計(jì)算模糊評價(jià)向量

A1、B1、C1、D1的模糊評價(jià)向量見式（10）：

成品油站場施工現(xiàn)場安全模糊評價(jià)綜合向量：

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)隸屬度原理，確定成品油站場特級動(dòng)火施工現(xiàn)場安全等級。

3.5 計(jì)算結(jié)果

邀請了7位參與該項(xiàng)目的相關(guān)人員根據(jù)選取的指標(biāo)對成品油站場特級動(dòng)火現(xiàn)場的安全狀況進(jìn)行打分，取分?jǐn)?shù)的平均值，得到現(xiàn)場安全評分的結(jié)果，見表2。

表2 施工現(xiàn)場安全評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

將表2中各指標(biāo)評分分別代入式（3）、（4）、（7）、（8），得到4個(gè)一級指標(biāo)A1、B1、C1、D1的模糊關(guān)系矩陣R1,R2,R3,R4：

將R1,R2,R3,R4代入式（10），得到：

將C1、C2、C3、C4代入式（11）得到成品油站場施工現(xiàn)場安全評價(jià)綜合向量C*：

計(jì)算結(jié)果顯示，本次特級動(dòng)火施工現(xiàn)場安全評價(jià)等級屬于“優(yōu)秀”。其中，人的因素A1、設(shè)備因素B1、管理因素C1、環(huán)境因素D1，4個(gè)一級指標(biāo)的安全評價(jià)等級也均達(dá)到“優(yōu)秀”。但是，在一級指標(biāo)環(huán)境因素中，“優(yōu)秀”和“達(dá)標(biāo)”的隸屬度差異很小，表明該項(xiàng)評分較低，還存在一定的隱患風(fēng)險(xiǎn)。從二級指標(biāo)的評分來看，環(huán)境因素的評分較低，對于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的把控還需進(jìn)一步提升。

1）在人的因素方面，現(xiàn)場作業(yè)人員的安全意識和專業(yè)水平評分較高，但還需要保持一個(gè)良好的身心素質(zhì)狀態(tài)。在面對長時(shí)間工作和夜間工作時(shí)，需要現(xiàn)場人員時(shí)刻保持警惕，保持最優(yōu)的工作狀態(tài)，不得松懈，合理安排人員倒班作業(yè)，拒絕疲勞工作。

2）在設(shè)備方面，由于作業(yè)期間現(xiàn)場時(shí)有降雨，因此對于現(xiàn)場臨時(shí)用電設(shè)備的電絕緣性要求較高，該次施工對于臨時(shí)用電設(shè)備并未提供有效的遮雨措施，設(shè)備設(shè)施露天放置，加之可能存在線路老化、電絕緣層脫落等問題，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。

3）在管理方面，承包商為節(jié)約成本，提高利潤，降低再安全管理方面的投入，未按照施工方案和現(xiàn)場情況設(shè)置全職安全管理人員?！爸乩麧?、輕管理”，未設(shè)立安全管理專項(xiàng)費(fèi)用，安全勞保用品、防護(hù)器具、標(biāo)識標(biāo)語不齊全，對現(xiàn)場違規(guī)操作處罰力度不夠，這些都是引起隱患的因素。

4）環(huán)境因素方面，本次施工時(shí)間段內(nèi)，天氣較為惡劣，降雨時(shí)間占比較高，不僅增加了施工的難度，也增加了出現(xiàn)安全事故的幾率。降雨期間可能存在臨時(shí)用電設(shè)備漏電和人員觸電風(fēng)險(xiǎn)。另外，作業(yè)坑缺乏支護(hù)支擋措施，長時(shí)間的雨水浸泡使土體強(qiáng)度大打折扣，存在坑壁土體坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語

通過模糊綜合評價(jià)的方法對成品油站場特級動(dòng)火進(jìn)行安全評價(jià)分析，主要得出如下結(jié)論：

1）結(jié)合文獻(xiàn)資料和現(xiàn)場實(shí)際情況，從人、設(shè)備、管理和環(huán)境4個(gè)方面因素進(jìn)行安全評價(jià)分析，并細(xì)分出16個(gè)二級指標(biāo)，構(gòu)建了成品油站場特級動(dòng)火施工安全評價(jià)指標(biāo)體系。

2）以安寧成品油首站特級動(dòng)火作為實(shí)例進(jìn)行計(jì)算，構(gòu)建了安全評價(jià)模型和模糊關(guān)系矩陣，運(yùn)用模糊評價(jià)法并結(jié)合安全評價(jià)指標(biāo)體系對此次特級動(dòng)火進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析和安全評價(jià)。計(jì)算結(jié)果顯示，“優(yōu)秀”的隸屬度達(dá)到0.724 2，可確定現(xiàn)場安全評價(jià)等級屬于“優(yōu)秀”。但在環(huán)境因素中，“優(yōu)秀”和“達(dá)標(biāo)”的隸屬度差異很小，僅為0.034 2，表明該項(xiàng)評分較低，還存在一定的隱患風(fēng)險(xiǎn)。

模糊數(shù)學(xué)法對成品油站場特級動(dòng)火施工進(jìn)行量化安全評價(jià)，能較好地解決傳統(tǒng)定性評價(jià)方法中的主觀差異的問題，但還存在以下問題需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)：

1）對數(shù)學(xué)方法和隸屬度函數(shù)的選擇要求較高，不同的數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算得到的結(jié)果有差異。本文選擇的數(shù)學(xué)函數(shù)是否與實(shí)際情況最貼切還需要討論。

2）AHP層次分析法需要選擇8位資深員工對各個(gè)因素進(jìn)行評分，當(dāng)因素較多時(shí)，評分工作量較大，宜引起評分人員的判定錯(cuò)亂。